Hemocianinų savybės ir funkcijos



The hemocianinai yra baltymai, atsakingi už deguonies transportavimą skystoje fazėje bestuburiuose, kuriuose yra tik nariuotakojai ir moliuskai. Hemocianinai hemolimfoje yra analogiški kraujo hemoglobinui paukščiams ir žinduoliams. Tačiau jo efektyvumas kaip vežėjas yra mažesnis.

Kadangi hemocianinai yra baltymai, kurie naudoja varį deguonies gaudymui, o ne geležies, oksiduojant jie paima mėlyną spalvą. Galima sakyti, kad gyvūnai, kurie jį naudoja, yra mėlynieji kraujo gyvūnai.

Mes, kaip ir kiti žinduoliai, priešingai, yra raudonieji kraujo gyvūnai. Šiai funkcijai atlikti kiekviena šio metalloproteino molekulė reikalauja dviejų vario atomų kiekvienam deguonies kompleksui.

Kitas skirtumas tarp mėlynojo kraujo ir raudonųjų kraujo gyvūnų yra deguonies transportavimas. Pirmajame hemocianino yra tiesiogiai gyvūno hemolimfyje. Kita vertus, hemoglobino patenka specializuotos ląstelės, vadinamos eritrocitais.

Kai kurie hemocianinai yra vienas iš geriausiai žinomų ir geriausiai ištirtų baltymų. Jie turi didelę struktūrinę įvairovę ir pasirodė esą labai naudingi įvairiose medicinos ir terapijos srityse žmonėms.

Indeksas

  • 1 Bendrosios charakteristikos
  • 2 Funkcijos
    • 2.1 Kitos funkcijos
  • 3 Naudojimas
  • 4 Nuorodos

Bendrosios charakteristikos

Geriausiai apibūdinti hemocianinai yra tie, kurie buvo išskirti iš moliuskų. Tai yra vienas didžiausių žinomų baltymų, kurių molekulinė masė svyruoja nuo 3,3 iki 13,5 MDa.

Moliuskų hemocianinai yra milžiniški multimerinių glikoproteinų tuščiaviduriai cilindrai, kurie gali būti tirpūs gyvūno hemolimfyje..

Viena iš didelio tirpumo priežasčių yra ta, kad hemocianinai turi paviršių, turinčio labai didelį neigiamą krūvį. Jie sudaro 330–550 kDa dekamerų arba multidekamerų subvienetus, kuriuose yra septyni paraloginiai funkciniai vienetai..

Paraloginis genas yra toks, kuris atsiranda dėl genetinio dubliavimo: paraloginis baltymas kyla iš paraloginio geno transliacijos. Priklausomai nuo jų funkcinių domenų organizavimo, šie subvienetai tarpusavyje sąveikauja, kad susidarytų apgaulės, didekameros ir tridekamerai..

Kita vertus, nariuotakojų hemocianinas yra heksamerinis. Gimtoje būsenoje jis gali būti randamas kaip heksamero daugiklių daugiklis (nuo 2 x 6 iki 8 x 6). Kiekvienas subvienetas sveria nuo 70 iki 75 kDa.

Kita išskirtinė hemocianinų savybė yra ta, kad jos yra struktūriškai ir funkcionaliai stabilios per gana platų temperatūros intervalą (nuo -20 ° C iki daugiau kaip 90 ° C)..

Priklausomai nuo organizmo, hemocianinai gali būti sintezuojami specializuotuose gyvūnų organuose. Vėžiagyviuose tai yra hepatopankreasas. Kituose organizmuose jie sintezuojami tam tikrose ląstelėse, pvz., Chelicatų cianocituose arba moliuskų rogocituose..

Funkcijos

Geriausiai žinoma hemocianinų funkcija yra susijusi su jų dalyvavimu energijos apykaitoje. Hemocianinas gali sukelti aerobinį kvėpavimą daugelyje bestuburių.

Svarbiausia bioenergetinė reakcija gyvūnams kvėpuoja. Ląstelių lygiu kvėpavimas leidžia kontroliuoti ir sekančiu būdu, pavyzdžiui, gauti energiją, cukraus molekules.

Šiam procesui atlikti reikalingas galutinis elektronų priėmėjas, kuris visais tikslais yra antonomazijos būdu deguonis. Dėl užfiksavimo ir transportavimo atsakingi baltymai yra įvairūs.

Daugelis jų naudoja organinių žiedų kompleksą, kuris geležį kompleksuoja, kad galėtų bendrauti su deguonimi. Hemoglobinas, pavyzdžiui, naudoja porfiriną ​​(hem grupę).

Kiti naudoja metalus, tokius kaip varis, tuo pačiu tikslu. Šiuo atveju metalas sudaro laikinus kompleksus su aminorūgščių liekanomis iš nešiklio baltymo aktyviosios vietos.

Nors daugelis vario baltymų katalizuoja oksidacines reakcijas, hemocianinai reaguoja su deguonimi grįžtamai. Oksidacija tikrinama stadijoje, kurioje varis praeina iš I būklės (bespalvis) į II oksiduotą (mėlyna) būseną.

Jis transportuoja deguonies hemolimfą, kuriame jis sudaro 50–90% viso baltymo. Siekiant atsižvelgti į jo svarbų fiziologinį vaidmenį, nors ir mažai efektyviai, hemocianiną galima rasti tokioje koncentracijoje kaip 100 mg / ml..

Kitos funkcijos

Pastaraisiais metais sukaupti įrodymai rodo, kad hemocianinai atlieka kitas funkcijas, išskyrus veikimą kaip deguonies transportuotojus. Hemocianinai dalyvauja tiek homeostatiniuose, tiek fiziologiniuose procesuose. Tai apima slydimą, hormonų transportavimą, osmoreguliaciją ir baltymų saugojimą.

Kita vertus, buvo įrodyta, kad hemocianinai atlieka esminį vaidmenį įgimtoje imuninėje reakcijoje. Hemocianino peptidai ir susiję peptidai rodo antivirusinį aktyvumą, taip pat fenoloksidazės aktyvumą. Šis paskutinis aktyvumas, kvėpavimo fenoloksidazė, yra susijęs su gynybos procesais prieš patogenus.

Hemocianinai taip pat veikia kaip peptidų pirmtakai, turintys antimikrobinį ir priešgrybelinį poveikį. Kita vertus, nustatyta, kad kai kuriems hemocianinams būdingas nespecifinis vidinis antivirusinis aktyvumas.

Šis aktyvumas pats gyvūnui nėra citotoksinis. Kovojant su kitais patogenais, hemocianinai gali agliutinuoti, pavyzdžiui, esant bakterijoms ir sustabdyti infekciją.

Taip pat svarbu pažymėti, kad hemocianinai yra susiję su reaktyviųjų deguonies rūšių (ROS) gamyba. ROS yra pagrindinės imuninės sistemos funkcionavimo molekulės, taip pat atsakas į patogenus visose eukariotuose..

Naudojimas

Hemocianinai yra stiprūs imunostimuliantai žinduoliams. Dėl šios priežasties jie buvo naudojami kaip hipoalerginiai molekulių vežėjai, kurie nesugeba pažadinti imuninio atsako (haptenso)..

Kita vertus, jie taip pat buvo naudojami kaip efektyvūs hormonų, narkotikų, antibiotikų ir toksinų vežėjai. Jie taip pat buvo išbandyti kaip galimi antivirusiniai junginiai ir kaip draugai cheminių terapijų prieš vėžį srityje.

Galiausiai, yra įrodymų, kad kai kurių vėžiagyvių hemocianinai kai kuriose eksperimentinėse gyvūnų sistemose turi priešvėžinį poveikį. Tirtų vėžio gydymas apima šlapimo pūslę, kiaušidžių, krūtų ir pan..

Struktūriniu ir funkciniu požiūriu hemocianinai pasižymi savomis savybėmis, dėl kurių jie idealiai tinka kurti naujas biologines nanomedžiagas. Jie buvo naudojami, pavyzdžiui, elektrocheminių biosensorių, turinčių didelę sėkmę, gamybai.

Nuorodos

  1. Abid Ali, S., Abbasi, A. (011) Scorpion hemocyanin: mėlynas kraujas. DM Verlag dr. Müller, Vokietija.
  2. Coates, C.J., Nairn, J. (2014) Hemocianinų įvairios imuninės funkcijos. Developmental ir Comparative Immunology, 45: 43-55.
  3. Kato, S., Matsui, T., Gatsogiannis, C., Tanaka, Y. (2018) moliuskų hemocianinas: struktūra, evoliucija ir fiziologija. Biofizinės apžvalgos, 10: 191-202.
  4. Metzler, D. (2012) Biochemija: Gyvų ląstelių cheminės reakcijos. Elsevier, NY, JAV.
  5. Yang, P., You, J., Li, F., Fei, J., Feng, B., He, X. Zhou, J. (2013) Elektrocheminė biosensavimo platforma, pagrįsta hemocianino [el. anglies juoda hibridinė nano kompozicinė plėvelė. Analitiniai metodai, 5: 3168-3171.
  6. Zanjani, N. T., Saksena, M.M., Dehgani, F., Cunningham, A.L. (2018) Nuo vandenyno iki lovos: moliuskų hemocianinų terapinis potencialas. Dabartinė medicininė chemija, 25: 2292-2303.